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DE3638287A1 - SOLID-BODY IMAGE RECORDING DEVICE WITH EVEN DOPE DISTRIBUTION AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF - Google Patents

SOLID-BODY IMAGE RECORDING DEVICE WITH EVEN DOPE DISTRIBUTION AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF

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Publication number
DE3638287A1
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Authority
DE
Germany
Prior art keywords
silicon
ohm
type
single crystal
crucible
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE19863638287
Other languages
German (de)
Inventor
Yasaburo Kato
Toshihiko Suzuki
Nobuyuki Isawa
Hideo Kanbe
Masaharu Hamasaki
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP60253271A external-priority patent/JP2604715B2/en
Priority claimed from JP60253269A external-priority patent/JP2656918B2/en
Priority claimed from JP60253270A external-priority patent/JP2653780B2/en
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Publication of DE3638287A1 publication Critical patent/DE3638287A1/en
Ceased legal-status Critical Current

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, auf ein Verfahren zur Herstellung eines Siliciumsubstrats gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 11 und auf eine Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 22.The invention relates to a method of manufacture a solid-state image recording device according to the Preamble of claim 1, to a method for Production of a silicon substrate according to the preamble of claim 11 and a solid-state imaging device according to the preamble of claim 22.

Allgemein bezieht sich die Erfindung auf eine ladungsgekoppelte bzw. CCD-Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung bzw. Bildwandlereinrichtung vom V-OFD-Typ (Vertikal-Überlauf- Drain-Typ), bei der überschüssige elektrische Ladungen zum Substrat geleitet und somit abgeführt werden. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Festkörper-Bildaufnahme- bzw. Bildwandlereinrichtung vom V-OFD-CCD-Typ.In general, the invention relates to a charge coupled device or CCD solid-state image recording device or V-OFD type image converter device (vertical overflow Drain type), in which excess electrical charges to the substrate and thus removed. About that the invention also relates to a method of manufacture such a solid-state image recording or image converter device of the V-OFD-CCD type.

Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtungen vom CCD-Typ werden in immer größerem Umfang eingesetzt und ständig weiterentwickelt. Im allgemeinen enthält eine Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung vom CCD-Typ eine Mehrzahl von Photosensorelementen, die entlang von Zeilen und Spalten bzw. matrixförmig auf einem Halbleitersubstrat angeordnet sind. Jede Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung enthält ferner eine Mehrzahl von vertikalen Schieberegistern und eine Mehrzahl von horizontalen Schieberegistern. Die vertikalen Schieberegister besitzen einen CCD-Aufbau und befinden sich an jeweils einer Seite einer jeden Spalte der Photosensorelemente, wobei die vertikalen Schieberegister Übertragungsabschnitte aufweisen, von denen jeweils einer einem benachbarten Photosensorelement zugeordnet ist, um die von den Photosensorelementen erhaltenen elektrischen Ladungen zu den horizontalen Schieberegistern übertragen zu können. Die Ladungen in einem horizontalen Schieberegister werden über eine Ausgangsschaltung als Bilddaten ausgegeben, und zwar jeweils über eine einzige horizontale Zeile, wobei die Ladungen bzw. Bilddaten der empfangenen Lichtintensität entsprechen.Solid state imaging devices of the CCD type used to an ever greater extent and continuously developed. Generally includes a solid state imaging device of the CCD type a plurality of photosensor elements, along rows and columns or are arranged in a matrix on a semiconductor substrate. Each solid-state image pickup device also includes one A plurality of vertical shift registers and one A plurality of horizontal shift registers. The vertical Shift registers have a CCD structure and are located on one side of each column of the  Photosensor elements, with the vertical shift registers Have transmission sections, each of which is assigned to an adjacent photosensor element in order the electrical ones obtained from the photosensor elements Transfer charges to the horizontal shift registers to be able to. The charges in a horizontal shift register are used as image data via an output circuit output, each over a single horizontal Line, with the charges or image data of the received Correspond to light intensity.

Bei diesem Typ von Festkörper-Bildwandlereinrichtung werden in jedem Photosensorelement Minoritätsladungsträger bzw. Minoritätsträger erzeugt, und zwar in Übereinstimmung mit der Intensität des auf die Photosensorelemente auftreffenden Lichts. Diese Minoritätsträger werden zum zugeordneten Übertragungsabschnitt des Schieberegisters übertragen, das jeweils neben einer vertikalen Spalte von Photosensorelementen angeordnet ist. In jedem Schieberegister werden die Minoritätsträger der Reihe nach zu den benachbarten Übertragungsabschnitten dieses Schieberegisters und in Richtung auf das horizontale Schieberegister übertragen, so daß über den Ausgangsanschluß der bereits erwähnten Ausgangsschaltung des horizontalen Schieberegisters für jede horizontale Zeile der Reihe nach Bildsignale für jeweils einzelne Bildbereiche in Übereinstimmung mit der Intensität des von jedem Photosensorelement empfangenen Lichts ausgegeben werden können.This type of solid-state imaging device minority charge carriers in each photosensor element or minority carriers, in accordance with the intensity of that striking the photosensor elements Light. These minority carriers become assigned Transfer section of the shift register, each next to a vertical column of photosensor elements is arranged. In every shift register the minority carriers become the neighboring ones in turn Transmission sections of this shift register and transferred towards the horizontal shift register, so that through the output port of the already mentioned Output circuit of the horizontal shift register for each horizontal line of image signals for individual image areas in accordance with the Intensity of that received by each photosensor element Light can be output.

Wird ein Photosensorelement einer zu starken Lichtintensität ausgesetzt, so werden zu viele Ladungsträger erzeugt. Diese Ladungsträger werden zum Schieberegister übertragen, ohne daß das Photosensorelement hierauf einen Einfluß hat bzw. diese Ladungen zurückhalten oder einschränken könnte. Hierdurch wird ein sogenannter Aufhellungs- bzw. Überstrahlungseffekt im aufgenommenen bzw. umgewandelten Bild erhalten, der auch als Blooming-Effekt bezeichnet wird. Um diesen Blooming-Effekt zu vermeiden, kann ein sogenannter Überlauf-Drainbereich in der Nachbarschaft eines jeden Photosensorelements vorgesehen werden. In diesem Fall ist es jedoch unmöglich, die Bildelemente bzw. Pixel zu miniaturisieren und eine Bildwandlereinrichtung mit hoher Bildelementdichte zu erhalten. Ein zu großer Teil der zur Verfügung stehenden Fläche würde durch die Überlauf- Drainbereiche eingenommen werden. Um die zuvor erwähnten Probleme zu überwinden, werden sogenannte V-OFD- Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtungen verwendet. Bei diesen V-OFD-Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtungen werden überschüssige Ladungsträger in oder durch das Substrat abgeleitet, ohne daß besondere Überlauf-Drainbereiche in der Schaltungsebene erforderlich sind.Becomes a photosensor element of too strong a light intensity exposed, too many charge carriers are generated. These charge carriers are transferred to the shift register, without the photosensor element having any influence on this or could hold back or limit these charges. This creates a so-called brightening or overexposure effect in the captured or converted image  obtained, which is also known as the blooming effect. To avoid this blooming effect, a so-called Overflow drain area in the neighborhood of one each photosensor element can be provided. In this Fall, however, it is impossible to use the picture elements or pixels to miniaturize and an image converter device with to obtain high picture element density. Too much of it of the available area would be Drain areas are taken. To the previously mentioned To overcome problems, so-called V-OFD Solid state imaging devices used. With these V-OFD solid-state imaging devices excess charge carriers in or through the substrate derived without special overflow drain areas are required in the circuit level.

Bei der vorgeschlagenen V-OFD-Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung wird hinsichtlich der Ladungsträger eine Potentialbarriere mit einer vorbestimmten Höhe in einer vorbestimmten Tiefe unterhalb der Hauptfläche des Substrats aufgrund des Vorhandenseins einer Muldenschicht bzw. Potentialmuldenschicht (well-layer) erzeugt. Das Hindurchlecken von Ladungsträgern in das Substrat entlang der vertikalen Achse läßt sich somit begrenzen bzw. steuern. Trifft Licht mit hoher Intensität auf die Photosensorelemente auf, so daß eine große Anzahl von Ladungsträgern erzeugt wird, so fließen die überschüssigen Ladungsträger nach unten zum Pegel der Barriere und anschließend über das Substrat ab. Hierdurch wird verhindert, daß die überschüssigen Ladungen in das vertikale Schieberegister gelangen.In the proposed V-OFD solid-state imaging device becomes a potential barrier with regard to charge carriers with a predetermined height in a predetermined Depth below the major surface of the substrate due to the presence of a trough layer or potential trough layer (well-layer). Licking through of charge carriers into the substrate along the vertical axis can thus be limited or controlled. Strikes light with high intensity on the photosensor elements on so that a large number of charge carriers is generated, the excess charge carriers flow down to the level of the barrier and then over the substrate. This prevents the excess Loads get into the vertical shift register.

Besteht die Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung vom V-OFD- Typ aus einem Siliciumeinkristallsubstrat vom n-Typ, das aus einem mit Hilfe des Czochralski-Verfahrens (CZ-Verfahrens) hergestellten Siliciumeinkristallkörpers vom n-Typ gebildet worden ist, so wird üblicherweise durch die genannte Bildaufnahmeeinrichtung ein feststehendes, streifenartiges Rauschmuster erzeugt. Dies ist in Fig. 5 gezeigt. Darüber hinaus erscheinen weiße Punkte aufgrund von Fehlern infolge von Kristallversetzungen, Kristallfehlstellen, usw.If the solid-state image pickup device of the V-OFD type consists of an n-type silicon single crystal substrate which has been formed from an n-type silicon single crystal body produced by means of the Czochralski method (CZ method), the image pickup device is usually used creates a fixed, streak-like noise pattern. This is shown in FIG. 5. In addition, white dots appear due to errors due to crystal dislocations, crystal vacancies, etc.

Das feststehende, streifenartige Rauschmuster wird aufgrund einer ungleichförmigen Verteilung des Dotierungsmaterials vom n-Typ, das beispielsweise Phosphor sein kann, hervorgerufen. Dieses Dotierungsmaterial ist erforderlich, damit ein Siliciumeinkristallkörper vom n-Typ gezogen werden kann. Die Ungleichförmigkeit bezüglich der Konzentration kann beispielsweise bis zu 5% betragen. Infolgedessen können Abstände zwischen den verschiedenen Konzentrationen in Bereich zwischen 60 bis 400 µm liegen. Die aufgrund der ungleichförmigen Konzentration hervorgerufene Streifenbildung wird als "Striation" bezeichnet (Riefenbildung) und hat ihre Ursache in den Umgebungs- oder Zustandsschwankungen im Bereich der Fest-Flüssig-Grenzfläche beim Ziehen des Kristalls. Die Hauptfaktoren werden darin gesehen, daß sich die Anteile von Bor (B) und Sauerstoff (O) ändern, die aus dem inneren Umfangsbereich des Quarztiegels herausgezogen werden bzw. austreten, und zwar im Bereich der flüssigen Schmelze, wobei Schwankungen in der Kristallwachstumsrate, Konvektionsschwankungen innerhalb der Siliciumschmelze aufgrund von Temperaturveränderungen oder Ablagerungen von Dotierungsmaterial vom n-Typ aus der Schmelze während des Kristallwachstumsprozesses sowie Verfestigungen der Siliciumschmelze eine weitere Rolle spielen.The fixed, streak-like noise pattern is due to a non-uniform distribution of the doping material of the n-type, which can be, for example, phosphorus, evoked. This doping material is required thus pulled an n-type silicon single crystal body can be. The concentration non-uniformity can be up to 5%, for example. Consequently can distances between different concentrations range between 60 and 400 µm. The caused by the non-uniform concentration Streaking is called "striation" (streaking) and has its cause in the environmental or State fluctuations in the area of the solid-liquid interface when pulling the crystal. The main factors will be seen in that the proportions of boron (B) and Oxygen (O) change from the inner peripheral area the quartz crucible are pulled out or emerge, and indeed in the area of the liquid melt, with fluctuations in the crystal growth rate, convection fluctuations within the silicon melt due to temperature changes or dopant deposits of the n-type from the melt during the crystal growth process as well as solidifications of the silicon melt play another role.

Der Sauerstoff im Siliciumsubstrat wird aktiviert als Donator nach einer Wärmebehandlung bei 450°C oder höher, wodurch erreicht wird, daß die Anzahl von Fehlstellen bzw. Versetzungen aufgrund der Wärmebehandlung des Siliciumsubstrats herabgedrückt wird, so daß der Sauerstoff als Gettermaterial zur Beseitigung von Fehlstellen dient.The oxygen in the silicon substrate is activated as a donor after heat treatment at 450 ° C or higher, whereby the number of defects is achieved or dislocations due to the heat treatment of the silicon substrate  is pushed down so that the oxygen serves as getter material for eliminating defects.

Es wurde kürzlich vorgeschlagen, den Kristallwachstumsvorgang innerhalb eines Magnetfelds durchzuführen, wie der JP-PS 58-50 951 zu entnehmen ist. Das in dieser Druckschrift diskutierte modifizierte Czochralski-Verfahren (CZ-Verfahren) wird nachfolgend als "MCZ-Verfahren" abgekürzt (Magnetic Czochralski Method). Bei Anwendung dieses MCZ-Verfahrens wird die Konvektion unterdrückt, so daß der Kristallwachstumsprozeß unter stabileren Bedingungen ablaufen kann. Darüber hinaus läßt sich der Betrag von Sauerstoff (O) oder Bor (B) leicht stabilisieren und einstellen, wobei Sauerstoff und Bor aus dem Tiegel gezogen werden bzw. aus ihm heraustreten. Der Tiegel selbst liefert diese Elemente.It has recently been suggested the crystal growth process perform within a magnetic field, such as JP-PS 58-50 951 can be found. That in this publication discussed modified Czochralski methods (CZ method) is hereinafter abbreviated as the "MCZ method" (Magnetic Czochralski Method). When using this MCZ method, the convection is suppressed so that the crystal growth process under more stable conditions can expire. In addition, the amount of Stabilize and adjust oxygen (O) or boron (B) easily, with oxygen and boron pulled out of the crucible will come out of it. The crucible itself delivers these elements.

Aufgrund des Segregations- bzw. Abscheidungseffekts ist es jedoch auch beim MCZ-Verfahren schwierig, die Menge der Donatoren vom n-Typ in der Schmelze, die im tatsächlich gezogenen Kristall erscheint, so einzustellen, daß ein fester Konzentrationswert erhalten wird. Darüber hinaus kann die Konzentration der Verunreinigungsdotierung vom n-Typ in der Schmelze schwanken, und zwar zwischen dem Start des Kristallwachstums und dem Ende des Kristallwachstums, so daß ein Konzentrationsgradient bezüglich der Dotierungsverunreinigungen vom n-Typ zwischen der Spitze des Kristalls, die beim Start des Kristallwachstums gebildet wird, und dem Boden des Kristalls erhalten wird, der sich am Ende des Kristallwachstumsvorgangs bildet.Because of the segregation or separation effect it is however, even with the MCZ process, the amount of N-type donors in the melt that are actually drawn crystal appears to adjust so that a fixed concentration value is obtained. Furthermore can the concentration of impurity doping from n-type fluctuate in the melt, between the Start of crystal growth and end of crystal growth, so that a concentration gradient with respect of the n-type impurity between the Top of the crystal at the start of crystal growth is formed, and obtained the bottom of the crystal which forms at the end of the crystal growth process.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Festkörper- Bildaufnahmeeinrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß sie eine gleichmäßigere Verteilung von Verunreinigungen vom n-Typ und somit weniger Fehler aufweist. Ziel der Erfindung ist es ferner, ein geeignetes Verfahren zur Herstellung einer Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung mit diesen Eigenschaften anzugeben. Darüber hinaus soll mit der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Siliciumsubstrats vom n-Typ geschaffen werden, das zur Herstellung einer Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung geeignet ist, wobei das Substrat einen gewünschten hohen spezifischen Widerstand aufweist und so beschaffen ist, daß kein feststehendes Rauschmuster, keine verschlechterte Bildqualität oder andere bildverschlechternde Erscheinungen infolge von Kristalldefekten auftreten.The invention has for its object a solid Image recording device of the type mentioned at the beginning so that they have a more even distribution of n-type impurities and therefore less  Has errors. The aim of the invention is also to find a suitable one Method of manufacturing a solid state image pickup device to indicate with these properties. In addition, the invention is intended to provide a method for Manufacture of an n-type silicon substrate be used to manufacture a solid-state imaging device is suitable, the substrate being a desired one has high specific resistance and so is that there is no fixed noise pattern, none deteriorated image quality or other image deteriorating Apparitions due to crystal defects occur.

Die erfindungsgemäßen Lösungen sind in den kennzeichnenden Teilen der jeweils nebengeordneten Ansprüche angegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.The solutions according to the invention are in the characterizing Parts of the respective subordinate claims specified. Advantageous further developments are the dependent claims refer to.

Bei einem Verfahren nach der Erfindung zur Herstellung einer Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung wird ein Anteil des Grundelements Si in Phosphorverunreinigungen (P) vom n-Typ umgewandelt, so daß das Substrat in ein solches vom n-Typ überführt wird, und zwar durch atomische Umwandlung infolge von Neutronenbestrahlung des Siliciumwafers Si vom p-Typ. Auf diese Weise wird ein Si-Substrat mit einem spezifischen Widerstand ρ s von 10 bis 100 Ohm-cm oder vorzugsweise mit einem spezifischen Widerstand ρ s von 40 bis 60 Ohm-cm erhalten. Mit Hilfe dieses Si-Substrats läßt sich dann eine Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung mit einer Mehrzahl von Photosensorbereichen sowie vertikalen und horizontalen Schieberegistern herstellen, wie bereits beschrieben.In a method according to the invention for producing a solid-state image recording device, a portion of the basic element Si is converted into n-type phosphor impurities (P), so that the substrate is converted into an n-type one, by atomic conversion as a result of Neutron irradiation of the p-type silicon wafer Si. In this way, a Si substrate with a specific resistance ρ s of 10 to 100 ohm-cm or preferably with a specific resistance ρ s of 40 to 60 ohm-cm is obtained. With the aid of this Si substrate, a solid-state image recording device with a plurality of photosensor areas and vertical and horizontal shift registers can then be produced, as already described.

Gemäß einem bevorzugten Prozeß wird das Siliciumsubstrat durch Bestrahlung eines Wafers, z. B. mit Neutronen, erhalten, wobei die Bestrahlung so lange durchgeführt wird, bis das Substrat einen gewünschten spezifischen Widerstand ρ s aufweist. Der Wafer wird zuvor aus einem Kristall herausgeschnitten, der unter Anwendung des MCZ-Verfahrens gezogen worden ist. Dieses Siliciumsubstrat ist vorzugsweise vom p-Typ vor der Neutronenbestrahlung, nimmt also den gleichen Zustand ein wie der gewachsene Kristall. In diesem Zustand ist sein spezifischer Widerstand ρ o mindestens zehnmal größer (100 Ohm-cm oder mehr) als der spezifische Widerstand ρ s , der nach der Neutronenbestrahlung vorliegt. Soll z. B. der gewünschte spezifische Widerstand ρ s im Bereich von 40 bis 50 Ohm-cm liegen, so sollte der ursprüngliche spezifische Widerstand ρ o im Bereich von 680 bis 1180 Ohm-cm liegen. Die Verunreinigungen vom n-Typ, z. B. Phosphorverunreinigungen (P), werden durch Neutronenbestrahlung erzeugt, um das Siliciumsubstrat in ein solches vom n-Typ umzuwandeln, das einen niedrigen spezifischen Widerstand ρ s von 10 bis 100 Ohm-cm oder vorzugsweise von 40 bis 50 Ohm-cm aufweist.According to a preferred process, the silicon substrate is by irradiating a wafer, e.g. B. with neutrons, the irradiation is carried out until the substrate has a desired specific resistance ρ s . The wafer is previously cut out of a crystal that has been pulled using the MCZ method. This silicon substrate is preferably of the p-type before neutron irradiation, that is to say it takes on the same state as the grown crystal. In this state, its specific resistance ρ o is at least ten times greater (100 ohm-cm or more) than the specific resistance ρ s that is present after neutron irradiation. Should z. For example, if the desired specific resistance ρ s is in the range of 40 to 50 ohm-cm, the original specific resistance ρ o should be in the range of 680 to 1180 ohm-cm. The n-type contaminants, e.g. B. phosphorus impurities (P) are generated by neutron irradiation to convert the silicon substrate into an n-type one which has a low resistivity ρ s of 10 to 100 ohm-cm or preferably 40 to 50 ohm-cm.

Bei der Herstellung des Si-Kristalls mit hohem spezifischen Widerstand (100 Ohm-cm oder mehr) ist es möglich, eine undotierte Si-Schmelze zu verwenden, wobei der Kristall selbst unter Anwendung des MCZ-Verfahrens gezogen wird. Mit Hilfe dieser undotierten Si-Schmelze wird dennoch ein Kristall vom p-Typ mit hohem spezifischen Widerstand erhalten, da p-Verunreinigungen, insbesondere lösliches Bor (B), das vom Quarztiegel geliefert wird, mit der Siliciumschmelze gemischt wird.When manufacturing the Si crystal with high specific Resistance (100 ohm-cm or more) it is possible to use an undoped Si melt, the crystal even pulled using the MCZ process becomes. With the help of this undoped Si melt is still a p-type crystal with high resistivity obtained because p-contaminants, especially soluble Boron (B) supplied by the quartz crucible with the silicon melt is mixed.

Die Sauerstoffkonzentration in diesem Si-Kristall, also im Si-Substrat, beträgt 2,0 × 1017 bis 1,2 × 1018 Atome/ cm3. Diese Sauerstoffkonzentration läßt sich dadurch einstellen, daß der Anteil an Sauerstoff, der aus dem Quarztiegel während des Kristallwachstumsvorgangs unter Anwendung des MCZ-Verfahrens gezogen wird, in Übereinstimmung mit der Intensität des angelegten magnetischen Feldes, der Drehgeschwindigkeit des Tiegels, der Drehgeschwindigkeit der Kristallziehvorrichtung, usw., in geeigneter Weise festgelegt wird.The oxygen concentration in this Si crystal, i.e. in the Si substrate, is 2.0 × 10 17 to 1.2 × 10 18 atoms / cm 3 . This oxygen concentration can be adjusted by making the amount of oxygen drawn out of the quartz crucible during the crystal growth process using the MCZ method in accordance with the intensity of the applied magnetic field, the rotating speed of the crucible, the rotating speed of the crystal pulling device, etc ., is determined in a suitable manner.

Auf dem so hergestellten Siliciumsubstrat lassen sich Festkörper-Bildaufnahmeelemente dadurch bilden, daß Verunreinigungen vom p-Typ in die Hauptfläche des Substrats eingebracht werden, und zwar durch Ionenimplantation oder geeignete Diffusionsverfahren, um auf diese Weise eine Muldenschicht vom p-Typ zu erhalten. Um Photosensorbereiche und vertikale sowie horizontale Schieberegister zu erzeugen, können in die genannte Hauptfläche ferner durch Ionenimplantation oder geeignete Diffusionsverfahren Kanalstopperbereiche vom p-Typ, weitere Muldenbereiche vom p-Typ, falls erforderlich, und Photosensorbereiche vom n-Typ eingebracht werden, und zwar jeweils in die Muldenschicht vom p-Typ.On the silicon substrate produced in this way, Form solid-state imaging elements in that contaminants p-type in the main surface of the substrate be introduced, namely by ion implantation or suitable diffusion processes in order to achieve a To obtain the p-type well layer. Around photosensor areas and vertical and horizontal shift registers too generate, can also in the said main surface Ion implantation or suitable diffusion methods p-type, further trough areas from p-type, if necessary, and photosensor areas from n-type are introduced, in each case in the trough layer p-type.

Da sich gemäß der Erfindung ein Siliciumsubstrat vom n-Typ mit einem vorbestimmten spezifischen Widerstand ρ s durch Neutronenbestrahlung eines Ausgangssubstrats herstellen läßt, kann der anfängliche spezifische Widerstand ρ o hoch sein, so daß während des Kristallwachstumsprozesses keine Verunreinigungsdotierungen vom n-Typ mit der Kristallschmelze gemischt werden müssen. Dadurch wird verhindert, daß sich eine ungleichförmige Dotierungskonzentration infolge von Segrationen oder Abscheidungen der Verunreinigungen einstellt, wie zuvor beschrieben. Da ferner die Phosphoratome (P) vom n-Typ durch Neutronenbestrahlung des Si-Substrats erzeugt werden, läßt sich ein Substrat vom n-Typ mit jeder beliebigen Konzentration genau herstellen, indem die Menge bzw. Stärke oder Zeitdauer der gleichmäßigen Neutronenbestrahlung eingestellt wird. Bei der Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung nach der Erfindung kann somit die Potentialbarriere exakt herausgebildet werden, und zwar ohne ungleichförmige Dotierungsverteilung, so daß feststehende, streifenartige Rauschmuster nicht erscheinen.According to the invention, since an n-type silicon substrate having a predetermined resistivity ρ s can be manufactured by neutron irradiation of an output substrate, the initial resistivity ρ o can be high so that no n-type impurity dopants are mixed with the crystal melt during the crystal growth process Need to become. This prevents a non-uniform doping concentration from occurring due to segregation or deposition of the impurities, as described above. Further, since the n-type phosphorus atoms (P) are generated by neutron irradiation of the Si substrate, an n-type substrate can be manufactured with any concentration precisely by adjusting the amount, strength, or duration of the uniform neutron irradiation. In the solid-state image recording device according to the invention, the potential barrier can thus be formed exactly, and specifically without a non-uniform doping distribution, so that fixed, strip-like noise patterns do not appear.

Da der spezifische Widerstand ρ s des Siliciumsubstrats im Bereich von 10 bis 100 Ohm-cm liegt, läßt sich eine Festkörper- Bildaufnahme- bzw. -Bildwandlereinrichtung mit hoher Bildqualität herstellen, ohne daß der sogenannte Blooming-Effekt auftritt oder weiße Punkte erscheinen. Ist ρ s kleiner als 10 Ohm-cm, so würde die Konzentration der Verunreinigungen vom n-Typ im Siliciumsubstrat selbst sehr hoch sein, was bedeuten würde, daß sich die Potentialbarriere bezüglich des Abflusses bzw. des Überlaufs zu nahe an der Oberfläche 1 a des Siliciumsubstrats befinden würde. In diesem Fall könnte der Photosensorbereich nicht in ausreichendem Maße Signalladungen sammeln. Überschreitet dagegen der spezifische Widerstand ρ s den Wert 100 Ohm-cm, so würde der Sauerstoff im Siliciumsubstrat aktiviert werden, und zwar bei der Wärmebehandlung während der Herstellung der Festkörper-Bildwandlereinrichtung. In diesem Fall würden sich die Eigenschaften der Einrichtung durch Änderung der Donatorzustände ändern.Since the specific resistance ρ s of the silicon substrate is in the range from 10 to 100 ohm-cm, a solid-state image recording or image converter device can be produced with high image quality without the so-called blooming effect occurring or white dots appearing. If ρ s is less than 10 ohm-cm, the concentration of the n-type impurities in the silicon substrate itself would be very high, which would mean that the potential barrier with regard to the outflow or overflow would be too close to the surface 1 a of the Silicon substrate would be located. In this case, the photosensor area could not collect sufficient signal charges. On the other hand, if the specific resistance ρ s exceeds 100 Ohm-cm, the oxygen in the silicon substrate would be activated during the heat treatment during the manufacture of the solid-state image converter device. In this case, the properties of the device would change by changing the donor states.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung liegt die Sauerstoffkonzentration im Siliciumsubstrat bei relativ hohen Werten, beispielsweise im Bereich von 2,0 × 1017 bis 1,2 × 1018 Atome/cm3. Der Sauerstoff ist somit in der Lage, einen Gettervorgang (gettering-effect) im Hinblick auf Kernbereiche von Kristallversetzungen zu bewirken. Es läßt sich somit eine Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung mit guten Eigenschaften herstellen, die keine weißen Punkte erzeugt.According to the present invention, the oxygen concentration in the silicon substrate is at relatively high values, for example in the range from 2.0 × 10 17 to 1.2 × 10 18 atoms / cm 3 . The oxygen is thus able to effect a gettering effect with regard to core areas of crystal dislocations. It is thus possible to produce a solid-state image recording device with good properties which does not produce white dots.

Entsprechend der Erfindung wird ein Kristallkörper vom p-Typ gezogen, aus dem Substrate bzw. Wafer vom p-Typ herausgeschnitten werden. Diese Substrate bzw. Wafer vom p-Typ werden mit Hilfe von Neutronenbeschuß in n-Typ-Substrate umgewandelt. Der Umfang der Neutronenbestrahlung läßt sich in weiten Bereichen steuern. Die Neutronenbestrahlung kann beispielsweise so erfolgen, daß die Intensität der Neutronen genau eingestellt wird. Hierdurch lassen sich Bildaufnahmeeinrichtungen mit stabilen und gleichförmigen Eigenschaften und genauen spezifischen Widerständen ρ s herstellen.According to the invention, a p-type crystal body is drawn, from which substrates or p-type wafers are cut out. These p-type substrates or wafers are converted into n-type substrates using neutron bombardment. The scope of neutron radiation can be controlled in a wide range. The neutron irradiation can take place, for example, in such a way that the intensity of the neutrons is set precisely. In this way, image recording devices with stable and uniform properties and precise specific resistances ρ s can be produced.

Ein Verfahren zur Herstellung einer Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung nach der Erfindung zeichnet sich durch folgende Verfahrensschritte aus:
- Ziehen eines Siliciumeinkristalls vom p-Typ aus einer undotierten Siliciumschmelze, wobei der Siliciumeinkristall einen hohen Widerstand aufweist,
- Bildung eines Siliciumwafers aus dem Siliciumeinkristall und Bestrahlung des Siliciumwafers mit Neutronen zur Erzeugung eines Siliciumsubstrats vom n-Typ mit einem Widerstand, der kleiner als der Widerstand des Siliciumeinkristalls ist, und
- Ausbildung der Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung mit einer Mehrzahl von Photosensorbereichen und Schieberegistern auf dem Siliciumsubstrat.
A method for producing a solid-state image recording device according to the invention is characterized by the following method steps:
Pulling a p-type silicon single crystal from an undoped silicon melt, the silicon single crystal having a high resistance,
Formation of a silicon wafer from the silicon single crystal and irradiation of the silicon wafer with neutrons to produce an n-type silicon substrate with a resistance which is smaller than the resistance of the silicon single crystal, and
- Formation of the solid-state image recording device with a plurality of photosensor areas and shift registers on the silicon substrate.

Die undotierte Siliciumschmelze befindet sich in einem Quarztiegel, welcher durch eine Heizeinrichtung aufgeheizt wird. Der Siliciumeinkristall wird dabei aus der undotierten Siliciumschmelze herausgezogen. Vorzugsweise enthält der Tiegel Bor, welches in die undotierte Siliciumschmelze während des Siliciumeinkristall-Wachstumsvorgang zur Bildung des Siliciumeinkristalls vom p-Typ hineinschmilzt. Das Bor gelangt also direkt aus der Tiegelwandung in die Siliciumschmelze. Der Schritt zum Ziehen des Siliciumeinkristalls vom p-Typ umfaßt einen Schritt zur Steuerung der Schmelzrate des Bors in die Siliciumschmelze und der Sauerstoffkonzentration innerhalb der Siliciumschmelze. Auch der Sauerstoff gelangt direkt aus der Tiegelwandung in diese Siliciumschmelze. Der Schritt zur Steuerung der Schmelzrate des Bors und der Sauerstoffkonzentration erfolgt durch Einstellung der Intensität eines den Tiegel umgebenden bzw. ihn durchsetzenden Magnetfelds.The undoped silicon melt is in one Quartz crucible, which is heated by a heating device becomes. The silicon single crystal is made from the undoped silicon melt pulled out. Preferably The crucible contains boron, which is in the undoped silicon melt during the silicon single crystal growth process to form the p-type silicon single crystal melts into it. The boron thus comes directly from the crucible wall into the silicon melt. The step to pull of the p-type silicon single crystal includes one Step to control the melting rate of boron in the Silicon melt and the oxygen concentration inside the silicon melt. The oxygen also gets  directly from the crucible wall into this silicon melt. The step to control the melting rate of boron and the oxygen concentration occurs through adjustment the intensity of a surrounding or penetrating the crucible Magnetic field.

Vorteilhafterweise sind die Schmelzrate des Bors und die Sauerstoffkonzentration in der Siliciumschmelze durch Steuerung der Drehgeschwindigkeit des Tiegels einstellbar.Advantageously, the boron melting rate and the Oxygen concentration in the silicon melt Control of the speed of rotation of the crucible adjustable.

Im praktischen Verfahren wird der Siliciumwafer vom p-Typ mit einem Widerstand hergestellt, der größer als 100 Ohm-cm ist (spezifischer elektrischer Widerstand). Der Widerstand des Siliciumsubstrats liegt dagegen im Bereich von 10 Ohm-cm bis 100 Ohm-cm.In the practical process, the p-type silicon wafer made with a resistance greater than 100 ohm-cm is (specific electrical resistance). The resistance the silicon substrate is in the range of 10 ohm-cm to 100 ohm-cm.

Vorzugsweise liegt der Widerstandswert des Siliciumeinkristalls vom p-Typ im Bereich von 680 Ohm-cm bis 1180 Ohm-cm, während der Widerstand des Siliciumsubstrats im Bereich von 40 Ohm-cm bis 50 Ohm-cm liegt.The resistance value of the silicon single crystal is preferably p-type in the range from 680 ohm-cm to 1180 ohm-cm, while the resistance of the silicon substrate is in the range from 40 ohm-cm to 50 ohm-cm.

Durch das Verfahren nach der Erfindung kann eine gleichmäßige Verteilung von Phosphor innerhalb des Siliciumsubstrats durch Neutronenbestrahlung erzeugt werden.By the method according to the invention a uniform Distribution of phosphorus within the silicon substrate generated by neutron radiation.

Weiterhin zeichnet sich ein Verfahren nach der Erfindung zur Herstellung eines Siliciumsubstrats durch folgende Verfahrensschritte aus:
- Einbringen einer undotierten Siliciumschmelze in einen drehbaren Tiegel aus Quarz,
- Erzeugung eines den Tiegel umgebenden bzw. ihn durchsetzenden Magnetfelds,
- Einstellung der Drehgeschwindigkeit des Tiegels auf einen vorbestimmten Wert,
- Ziehen eines Siliciumeinkristalls vom p-Typ aus der Siliciumschmelze,
- Bildung eines Siliciumwafers aus dem Siliciumeinkristall, und
- Bestrahlung des Siliciumwafers mit Neutronen zur Erzeugung eines Siliciumsubstrats vom n-Typ.
Furthermore, a method according to the invention for producing a silicon substrate is distinguished by the following method steps:
Introducing an undoped silicon melt into a rotatable quartz crucible,
Generation of a magnetic field surrounding or passing through the crucible,
Setting the speed of rotation of the crucible to a predetermined value,
Pulling a p-type silicon single crystal from the silicon melt,
Formation of a silicon wafer from the silicon single crystal, and
- Irradiation of the silicon wafer with neutrons to produce an n-type silicon substrate.

Die Drehgeschwindigkeit des Tiegels wird so eingestellt, daß der Widerstandswert des Siliciumeinkristalls größer als 100 Ohm-cm ist. Ferner kann die Drehgeschwindigkeit des Tiegels so eingestellt werden, daß die Sauerstoffkonzentration im Bereich von 2,0 × 1017 bis 2,0 × 1018 Atome/cm3 liegt. Das Siliciumsubstrat vom n-Typ, das durch Bestrahlung des Siliciumwafers mit Neutronen erhalten wird, weist einen Widerstandswert von 10 Ohm-cm bis 100 Ohm-cm auf.The speed of rotation of the crucible is adjusted so that the resistance value of the silicon single crystal is larger than 100 ohm-cm. Furthermore, the speed of rotation of the crucible can be adjusted so that the oxygen concentration is in the range of 2.0 × 10 17 to 2.0 × 10 18 atoms / cm 3 . The n-type silicon substrate obtained by irradiating the silicon wafer with neutrons has a resistance value of 10 ohm-cm to 100 ohm-cm.

Im Schritt zum Ziehen des Siliciumeinkristalls schmilzt Bor innerhalb des Quarztiegels in die Siliciumschmelze hinein und dient als Verunreinigung vom p-Typ. Das Bor befindet sich zuvor innerhalb der Tiegelwandung. Die Drehgeschwindigkeit des Tiegels kann zur Bestimmung der Menge des in die Siliciumschmelze hineinschmelzenden Bors eingestellt werden.In the step of pulling the silicon single crystal melts Boron inside the quartz crucible into the silicon melt and serves as a p-type impurity. The boron is previously inside the crucible wall. The speed of rotation The crucible can be used to determine the amount of the boron melting into the silicon melt will.

Eine Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung nach der Erfindung zeichnet sich aus durch:
- ein Siliciumsubstrat vom n-Typ, gebildet durch Bestrahlung eines Siliciumeinkristalls mit Neutronen,
- eine Mehrzahl von Photosensorelementen auf dem Substrat,
- eine Ladungsübertragungseinrichtung zur Übertragung elektrischer Ladungen, die in jedem der Photosensorelemente erzeugt worden sind, und
- eine Ableit- bzw. Abflußeinrichtung zum Ableiten überschüssiger Ladungsträger, die infolge zu starker Bestrahlung der Photosensorelemente erzeugt worden sind.
A solid-state image recording device according to the invention is characterized by:
an n-type silicon substrate formed by irradiating a silicon single crystal with neutrons,
a plurality of photosensor elements on the substrate,
a charge transfer device for transferring electric charges generated in each of the photosensor elements, and
- A discharge or drain device for discharging excess charge carriers that have been generated as a result of excessive radiation of the photosensor elements.

Die Zeichnung stellt neben dem Stand der Technik ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Es zeigen:The drawing shows an embodiment in addition to the prior art of the invention.

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Festkörper- Bildaufnahmeeinrichtung nach der Erfindung, Fig. 1 is a schematic representation of a solid-state image pickup device according to the invention,

Fig. 2 einen vergrößerten Querschnitt durch einen wesentlichen Bereich der in Fig. 1 dargestellten Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung, FIG. 2 shows an enlarged cross section through an essential area of the solid-state image recording device shown in FIG. 1, FIG.

Fig. 3 ein Potentialdiagramm entlang der Linie A-A in Fig. 2, Fig. 3 is a potential diagram along the line AA in Fig. 2,

Fig. 4 einen Querschnitt durch eine Einkristall-Ziehvorrichtung zur Herstellung von Siliciumeinkristallen nach dem Czochralski-Verfahren und Fig. 4 shows a cross section through a single crystal pulling device for the production of silicon single crystals by the Czochralski method and

Fig. 5 ein Bild eines streifenförmigen Rauschmusters, das mit einer konventionellen Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung erhalten wird. Fig. 5 is an image of a strip-shaped noise pattern which is obtained with a conventional solid-state image pickup device.

Im nachfolgenden wird anhand der Fig. 1 und 2 der Aufbau einer typischen CCD-Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung bzw. bilderzeugenden Festkörpereinrichtung beschrieben. Fig. 1 zeigt dabei den schaltungstechnischen Aufbau der Bildaufnahmeeinrichtung. Entsprechend der Fig. 1 und 2 enthält die Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung eine Mehrzahl von Photosensorbereichen 1, die entlang von Zeilen und Spalten bzw. matrixförmig angeordnet sind. Jeder Photosensorbereich 1 stellt ein Bildelement auf einem gemeinsamen Siliciumsubstrat dar. An einer Seite einer jeden Spalte von Photosensorbereichen 1 liegt ein vertikales Schieberegister 2 vom CCD-Typ. Ein gemeinsames horizontales Schieberegister 3 vom CCD-Typ liegt an einem Ende aller Schieberegister 2. Jedes vertikale Schieberegister 2 weist Übertragungsabschnitte 2 a auf, wobei jeweils ein Übertragungsabschnitt 2 a jeweils einem benachbarten Photosensorbereich 1 zugeordnet ist. Minoritätsladungsträger bzw. Minoritätsträger werden in jedem Photosensorbereich 1 in Übereinstimmung mit der auf ihn auftreffenden Lichtmenge erzeugt und in den entsprechenden zugeordneten Übertragungsabschnitt 2 a des jeweiligen Schieberegisters 2 der entsprechenden Spalte übertragen. In jedem Schieberegister 2 werden die Minoritätsträger dann der Reihe nach zu den benachbarten Übertragungsabschnitten 2 a übertragen, und zwar in Richtung des horizontalen Schieberegisters 3. Die Minoritätsträger werden also in Spaltenrichtung zum horizontalen Schieberegister 3 hin verschoben. Hierdurch wird erreicht, daß die durch jeden Photosensorbereich 1 in Abhängigkeit der Menge des auf ihn auftreffenden lichts erzeugten Bildelementsignale an einem Ausgangsanschluß t einer Ausgangsschaltung des horizontalen Schieberegisters 3 der Reihe nach für jede horizontale Zeile ausgegeben werden können.The structure of a typical CCD solid-state image recording device or image-generating solid-state device is described below with reference to FIGS. 1 and 2. Fig. 1 shows the circuitry configuration of the image pickup device. According to the Fig. 1 and 2 includes the solid-state image pickup device, a plurality of photosensor regions 1, which are arranged along rows and columns and a matrix. Each photosensor region 1 represents a picture element on a common silicon substrate. On one side of each column of photosensor regions 1 there is a vertical shift register 2 of the CCD type. A common horizontal shift register 3 of the CCD type is located at one end of all shift registers 2 . Each vertical shift register 2 has transfer sections 2 a, whereby in each case a transfer section 2 is a respective an adjacent photosensor region 1 assigned. Minority charge carriers or minority carriers are generated in each photosensor area 1 in accordance with the amount of light impinging on them and transferred to the corresponding assigned transmission section 2 a of the respective shift register 2 of the corresponding column. In each shift register 2 , the minority carriers are then transmitted in sequence to the adjacent transmission sections 2 a , in the direction of the horizontal shift register 3 . The minority carriers are thus shifted towards the horizontal shift register 3 in the column direction. It is hereby achieved that the picture element signals generated by each photosensor area 1 as a function of the amount of light impinging on them can be output in turn for each horizontal line at an output terminal t of an output circuit of the horizontal shift register 3 .

Wird bei der oben beschriebenen Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung ein Photosensorbereich 1 mit starkem Licht bzw. Licht starker Intensität bestrahlt, so daß ein Überschuß von Ladungsträgern erzeugt wird, so werden diese Ladungsträger ohne Einfluß des Photosensorbereichs 1 von diesem zum Schieberegister 2 übertragen, also ohne daß der Photosensorbereich 1 die erzeugten Ladungsträger einzwängen oder beschränken kann. Dies führt zu einem Überstrahlungs- bzw. Überhellungseffekt (Blooming-Effekt). Um diesen Überstrahlungs- bzw. Überhellungseffekt (Blooming-Effekt) zu vermeiden, ist ein Überlauf-Drainbereich in der Nähe eines jeden Photosensorbereichs 1 vorgesehen, um zu verhindern, daß zu viele Ladungsträger erzeugt werden. Dieser Überlauf-Drainbereich läßt sich anhand einer schematischen Querschnittsdarstellung durch einen wesentlichen Teil der Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung nach der Erfindung in Fig. 2 erkennen. If, in the solid-state image recording device described above, a photosensor area 1 is irradiated with strong light or light with a strong intensity, so that an excess of charge carriers is generated, these charge carriers are transferred from the latter to the shift register 2 without the influence of the photosensor area 1 , i.e. without the Photosensor area 1 can constrain or restrict the charge carriers generated. This leads to an overexposure or over-brightening effect (blooming effect). In order to avoid this blooming effect, an overflow drain region is provided in the vicinity of each photosensor region 1 in order to prevent too many charge carriers from being generated. This overflow drain area can be shown on the basis of a schematic cross-sectional representation through an essential part of the solid-state image recording device according to the invention in FIG . 2 recognize.

Gemäß der Fig. 2 ist eine Muldenschicht 5 (Potentialmuldenschicht bzw. well-layer) vom p-Typ auf der Hauptfläche 4 a eines Siliciumsubstrats 4 vom n-Typ durch Ionenimplantation oder mit Hilfe von Diffusionstechniken gebildet. Ein Photosensorbereich 1 vom n-Typ befindet sich in einem Bereich auf oder innerhalb der Muldenschicht 5 an der Seite der Hauptfläche 4 a und ist ebenfalls durch Ionenimplantation oder mit Hilfe von Diffusionstechniken hergestellt worden. Durch einen Kanalstopperbereich 6 innerhalb der Hauptfläche 4 a werden die Schieberegister 2 und 3 und die Photosensorbereiche 1 unterteilt bzw. voneinander getrennt. Falls erforderlich, kann ein Muldenbereich 7 vom p-Typ (well region) bereichsweise innerhalb des Schieberegisters 2 erzeugt werden, während durch einen Bereich vom n-Typ der Übertragungsabschnitt 8 des Schieberegisters 2 auf oder innerhalb des Bereichs 7 an der Seite der Hauptfläche 4 a gebildet wird.According to FIG. 2, a well layer 5 (potential well layer or well-layer) of the p-type is formed on the main surface 4 a of a silicon substrate 4 of the n-type by ion implantation or with the aid of diffusion techniques. An n-type photosensor area 1 is located in an area on or within the trough layer 5 on the side of the main surface 4 a and has also been produced by ion implantation or with the aid of diffusion techniques. The shift registers 2 and 3 and the photosensor areas 1 are divided or separated from one another by a channel stop area 6 within the main area 4 a . If necessary, a well region 7 of the p-type (well region) can be generated regionally within the shift register 2 , while through an region of the n-type the transmission section 8 of the shift register 2 on or within the region 7 on the side of the main surface 4 a is formed.

Die aufgrund der Ladungsträger erzeugte Potentialverteilung über die Tiefe bzw. Dicke des Photosensorbereichs 1 ist in Fig. 3 dargestellt. Da eine Potentialbarriere mit vorbestimmter Höhe h bezüglich der Ladungsträger in einer vorbestimmten Tiefe von der Hauptfläche 4 a aufgrund der vorhandenen Muldenschicht 5 vom p-Typ erzeugt wird, läßt sich ein Leckstrom von Ladungsträgern in das Substrat entlang der vertikalen Achse begrenzen. Fällt andererseits intensives Licht auf den Photosensorbereich 1 auf, so daß eine große Anzahl von Ladungsträgern erzeugt wird, so können aufgrund der geeignet begrenzten Barrierenhöhe h Ladungsträger, die diesen Pegel überschreiten, über diese Barriere hinweg in das Substrat abgeleitet werden, so daß verhindert wird, daß zu viele Ladungsträger in das Schieberegister 2 gelangen.The potential distribution generated due to the charge carriers over the depth or thickness of the photosensor region 1 is shown in FIG. 3. Since a potential barrier with a predetermined height h with respect to the charge carriers is generated at a predetermined depth from the main surface 4 a due to the existing p-type well layer 5 , a leakage current of charge carriers into the substrate can be limited along the vertical axis. If, on the other hand, intense light strikes the photosensor area 1 , so that a large number of charge carriers is generated, then due to the suitably limited barrier height h, charge carriers which exceed this level can be diverted into the substrate via this barrier, so that that too many charge carriers get into the shift register 2 .

Bei der Herstellung der CCD-Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung nach der Erfindung vom V-OFD-Typ wird zunächst ein Siliciumeinkristall vom p-Typ mit Hilfe der MCZ-Technik hergestellt bzw. gezogen. Beim Ziehen des Siliciumeinkristalls vom p-Typ unter Anwendung des MCZ-Verfahrens wird die Sauerstoffkonzentration innerhalb des Siliciumeinkristalls durch Steuerung eines magnetischen Feldes eingestellt, das um einen Tiegel herum erzeugt wird bzw. diesen durchsetzt, in dem sich die Siliciumschmelze befindet.In the manufacture of the CCD solid-state imaging device according to the invention of the V-OFD type is first  a p-type silicon single crystal using the MCZ technique manufactured or drawn. When pulling the silicon single crystal p-type using the MCZ method becomes the oxygen concentration within the silicon single crystal by controlling a magnetic field set that is generated around a crucible or penetrates this, in which the silicon melt is located.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des MCZ-Verfahrens (magnetic Czochralski method) ist in Fig. 4 gezeigt. Gemäß Fig. 4 besitzt diese Vorrichtung 31 zum Ziehen eines Siliciumkristalls einen Quarztiegel 32 mit geschmolzenem Silicium 33, aus dem ein Kristall 40 gezogen wird. Dieser Tiegel 32 dreht sich um seine zentrale Längsachse mit einer einstellbaren Rotationsgeschwindigkeit. Er ist darüber hinaus von einer Heizeinrichtung 34 umgeben. Diese Heizeinrichtung 34 kann eine zylindrisch ausgebildete elektrische Heizung 35 sein. Außerhalb der Heizeinrichtung 34 befindet sich ein zylindrischer wärmeisolierender Körper oder ein wassergekühlter Mangel 36, falls dies erforderlich ist. Die gesamte Vorrichtung liegt innerhalb eines magnetischen Gleichfeldes, das von einer äußeren magnetischen Einrichtung 37 erzeugt wird, beispielsweise von einem Permanentmagneten oder von einem Elektromagneten. Mit dem Bezugszeichen 38 ist ein Siliciumeinkristallkeim bezeichnet. Dieser wird von einem Spannfutter 39 gehalten. Durch das Spannfutter 39 wird der Siliciumeinkristallkeim nach oben gezogen und gleichzeitig um die Rotationsachse des Tiegels 32 gedreht.A device for carrying out the MCZ method (magnetic Czochralski method) is shown in FIG. 4. According to Fig. 4, this apparatus includes a quartz crucible 32 with molten silicon 33 from which a crystal 40 is pulled 31 for pulling a silicon crystal. This crucible 32 rotates about its central longitudinal axis with an adjustable rotational speed. It is also surrounded by a heating device 34 . This heating device 34 can be a cylindrical electrical heater 35 . Outside the heater 34 is a cylindrical heat insulating body or a water-cooled ironer 36 , if necessary. The entire device lies within a constant magnetic field which is generated by an external magnetic device 37 , for example by a permanent magnet or by an electromagnet. Reference number 38 denotes a silicon single crystal seed. This is held by a chuck 39 . The silicon single crystal seed is pulled upward by the chuck 39 and simultaneously rotated about the axis of rotation of the crucible 32 .

Die elektrische Heizeinrichtung 34 wird mit einem Gleichstrom mit 4% oder weniger als 4% Welligkeit gespeist oder mit einem pulsierenden Strom bzw. Wechselstrom mit einer Frequenz, die gleich oder größer 1 kHz ist. Durch die genannten Ströme wird erreicht, daß keine unnötigen Resonanzen zwischen der Heizeinrichtung 34 und dem magnetischen Feld erzeugt werden.The electric heating device 34 is supplied with a direct current with 4% or less than 4% ripple or with a pulsating current or alternating current with a frequency which is equal to or greater than 1 kHz. The currents mentioned ensure that no unnecessary resonances are generated between the heating device 34 and the magnetic field.

Der einkristalline Siliciumkeim 38 wird aus der Oberfläche des geschmolzenen Siliciums mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit so herausgezogen, daß ein Siliciumeinkristall 40 wachsen kann. Durch Änderung der Rotationsgeschwindigkeit des Tiegels 32 wird in diesem Fall insbesondere erreicht, daß sich auch die Sauerstoffkonzentration im fertiggestellten Kristall 40 ändern kann. Dies hat seinen Grund darin, daß sich die effektive Viskosität des geschmolzenen Siliciums im Tiegel 32 durch Anlegen eines Magnetfelds vergrößert und sich daher infolge der Relativdrehung zwischen dem geschmolzenen Silicium und dem sich drehenden Tiegel der Reibungskontakt zwischen dem geschmolzenen Silicium 33 und den inneren Wänden des Tiegels 32 erhöht. Das bedeutet, daß sich der Sauerstoff in den Wänden des Tiegels 32, insbesondere wenn dieser aus Quarz besteht, löst und in das geschmolzene Silicium 33 übergeht. Die Sauerstoffkonzentration des gewachsenen Kristalls 40 steigt somit an, da aufgrund des sich erhöhenden Reibungskontakts mehr und mehr Sauerstoff innerhalb der Tiegelwandungen gelöst wird, also mit zunehmender Rotationsgeschwindigkeit des Tiegels 32 relativ zum geschmolzenen Silicium 33. Es wurde ferner festgestellt, daß eine höhere Sauerstoffkonzentration im Kristall 40 erhalten werden kann, wenn an die Siliciumschmelze ein magnetisches Feld angelegt wird, während die Sauerstoffkonzentration geringer ist, wenn kein magnetisches Feld angelegt wird. In beiden Fällen war die Rotationsgeschwindigkeit des Tiegels 32 hinreichend hoch.The single crystal silicon seed 38 is pulled out from the surface of the molten silicon at a predetermined rate so that a silicon single crystal 40 can grow. By changing the rotational speed of the crucible 32 it is achieved in this case in particular that the oxygen concentration in the finished crystal 40 can also change. This is because the effective viscosity of the molten silicon in the crucible 32 increases by applying a magnetic field, and therefore, due to the relative rotation between the molten silicon and the rotating crucible, the frictional contact between the molten silicon 33 and the inner walls of the crucible 32 increased. This means that the oxygen dissolves in the walls of the crucible 32 , particularly if it is made of quartz, and passes into the molten silicon 33 . The oxygen concentration of the grown crystal 40 thus rises because, due to the increasing frictional contact, more and more oxygen is dissolved within the crucible walls, that is to say with increasing rotational speed of the crucible 32 relative to the molten silicon 33 . It has also been found that a higher oxygen concentration in crystal 40 can be obtained when a magnetic field is applied to the silicon melt, while the oxygen concentration is lower when no magnetic field is applied. In both cases, the speed of rotation of the crucible 32 was sufficiently high.

Es ist vorteilhaft, ein Siliciumeinkristall mit hoher Sauerstoffkonzentration zu verwenden, wenn dieser als Siliciumsubstrat dienen soll, um einen verbesserten Getter-Effekt zu erzielen. Dies wird dadurch möglich, daß der Siliciumeinkristall mit einer höheren Wachstumsrate bzw. bei vergrößerter Wachstumsgeschwindigkeit im Vergleich zum konventionellen Czochralski-Verfahren hergestellt wird. Beispielsweise ist nach der Erfindung die Siliciumeinkristall- Wachstumsgeschwindigkeit vorzugsweise größer oder gleich 1,2 mm/min, wobei insbesondere gute Ergebnisse in einem Geschwindigkeitsbereich von 1,5 mm/min bis 2,1 mm/min erzielt wurden.It is advantageous to have a high silicon single crystal Use oxygen concentration if this as Silicon substrate is said to serve an improved gettering effect to achieve. This is possible because the  Silicon single crystal with a higher growth rate or in comparison with increased growth rate for the conventional Czochralski process becomes. For example, according to the invention, the silicon single crystal Growth rate preferably greater or equal to 1.2 mm / min, with particularly good results in a speed range from 1.5 mm / min to 2.1 mm / min were achieved.

Es ist allgemein bekannt, daß bei einem mit Hilfe des CZ-Verfahrens hergestellten Siliciumeinkristalls die maximale Einkristallwachstumsrate V max durch folgende Gleichung ausgedrückt werden kann: It is generally known that in the case of a silicon single crystal produced using the CZ method, the maximum single crystal growth rate V max can be expressed by the following equation:

Hierbei ist vorausgesetzt, daß die Grenzfläche fest-flüssig zwischen dem Einkristall und der Siliciumschmelze flach bzw. eben ist und kein radialer Temperaturgradient innerhalb des Einkristalls existiert. Der Ausdruck k bezeichnet hierbei die thermische Leitfähigkeit des Einkristalls, der Ausdruck h die Verfestigungswärme, der Ausdruck ρ die Dichte und der Ausdruck dT/dX den Temperaturgradienten innerhalb der festen Phase (des Einkristalls) an der Grenzfläche fest-flüssig. Der Ausdruck X gibt den Abstand bzw. Ort auf der longitudinalen Achse des Einkristalls an. Da die Werte k, h und ρ Materialeigenschaften darstellen, ist es zur Erhöhung der Wachstumsrate V max erforderlich, den Temperaturgradienten dT/dX zu erhöhen. Beim oben beschriebenen konventionellen CZ-Verfahren ist der Temperaturgradient dT/dX jedoch stark begrenzt, da der Einkristall durch Strahlung von der Oberfläche des geschmolzenen Siliciums, durch die inneren Wände des Tiegels und durch die Heizeinrichtung erwärmt wird, so daß in der Praxis nur eine relativ kleine Wachstumsrate erhalten wird.It is assumed here that the solid-liquid interface between the single crystal and the silicon melt is flat or flat and that there is no radial temperature gradient within the single crystal. The expression k denotes the thermal conductivity of the single crystal, the expression h the solidification heat, the expression ρ the density and the expression dT / dX the temperature gradient within the solid phase (of the single crystal) at the solid-liquid interface. The expression X indicates the distance or location on the longitudinal axis of the single crystal. Since the values k , h and ρ represent material properties, in order to increase the growth rate V max it is necessary to increase the temperature gradient dT / dX . In the conventional CZ method described above, however, the temperature gradient dT / dX is severely limited, since the single crystal is heated by radiation from the surface of the molten silicon, through the inner walls of the crucible and through the heating device, so that in practice only one relative small growth rate is obtained.

Wie der obigen Beschreibung zu entnehmen ist, läßt sich die Wachstumsrate des Siliciumeinkristalls dadurch beschleunigen bzw. erhöhen, daß die dem geschmolzenen Silicium über die Heizeinrichtung zugeführte Wärme herabgesetzt wird, so daß sich die Temperatur des geschmolzenen Siliciums erniedrigt. Obwohl durch diesen Einfluß der thermische bzw. Temperaturgradient direkt proportional vermindert wird, wird infolge des Stefan-Boltzmann-Gesetzes die in Richtung des Einkristalls abgestrahlte Wärme in sehr viel stärkerem Maße verkleinert, so daß aufgrund des Nettoeffekts eine Erhöhung des Werts dT/dX erhalten wird. Es besteht jedoch die Gefahr, daß sich bei Verminderung der durch die Heizeinrichtung erzeugten Wärme zwecks Erhöhung der Wachstumsrate die Oberfläche des geschmolzenen Siliciums verfestigt, da die Oberfläche des geschmolzenen Siliciums der inneren Ofen- bzw. Gasatmosphäre ausgesetzt ist und durch diese gekühlt wird. Hierdurch wird derjenige Bereich beschränkt, bis zu dem die Temperatur des geschmolzenen Siliciums vermindert werden kann.As can be seen from the above description, This will accelerate the growth rate of the silicon single crystal or increase that the molten silicon heat supplied through the heater is reduced is so that the temperature of the melted Silicon lowered. Although through this influence the thermal or temperature gradient directly proportional is reduced as a result of the Stefan-Boltzmann law the heat radiated in the direction of the single crystal downsized to a much greater extent, so that due to receive an increase in the dT / dX of the net effect becomes. However, there is a risk that Reduction of the heat generated by the heating device to increase the growth rate the surface of the molten silicon solidified because the surface of the molten silicon of the inner furnace or gas atmosphere exposed and cooled by it. Hereby the range up to which the Temperature of the molten silicon can be reduced can.

Die Heizeinrichtung der Vorrichtung nach der Erfindung zur Erzeugung eines Siliciumeinkristalls ist so ausgebildet, daß sie der Oberfläche des geschmolzenen Siliciums genug Wärme zuführen kann, um das Silicium im geschmolzenen Zustand zu halten. Insbesondere ist die Heizeinrichtung nach einer vorteilhaften Ausgestaltung so konstruiert, daß sie der Oberfläche des geschmolzenen Siliciums mehr Wärme zuführen kann als dem verbleibenden Bereich des Siliciums, so daß die Temperatur des geschmolzenen Siliciums minimiert werden kann.The heating device of the device according to the invention is designed to produce a silicon single crystal that they are the surface of the molten silicon can apply enough heat to the silicon in the melted Keep condition. In particular, the Heating device according to an advantageous embodiment constructed to match the surface of the melted Silicon can add more heat than the rest Area of silicon so that the temperature of the melted Silicon can be minimized.

Entsprechend der Erfindung wird der Siliciumkristall bzw.Siliciumeinkristall aus einer undotierten Siliciumschmelze gezogen. Diese Siliciumschmelze wurde zuvor in einen Quarztiegel eingebracht. Beim Ziehvorgang liegt ein magnetisches Gleichfeld (DC magnetic field) senkrecht zu derjenigen Richtung, entlang der der Einkristall aus der Schmelze herausgezogen wird. Der einkristalline Körper wird unter Drehung des Tiegels oder des Kristallkeimträgers gezogen bzw. unter Drehung des Einkristall-Ziehmechanismus.According to the invention, the silicon crystal or silicon single crystal is made from an undoped silicon melt drawn. This silicon melt was previously in one Quartz crucible introduced. There is a magnetic during the pulling process  DC magnetic field perpendicular to the direction along which the single crystal emerges from the Melt is pulled out. The single crystal body is by rotating the crucible or the crystal nucleus pulled or while rotating the single crystal pulling mechanism.

Während der Einkristall wächst ist die Viskosität der Schmelze bzw. Siliciumschmelze durch Anlagen des magnetischen Feldes eingestellt, was bedeutet, daß auch die Konvektion eingestellt ist. Durch Steuerung der Magnetfeldintensität und der Umdrehungsgeschwindigkeit des Einkristallziehmechanismus oder des Tiegels ist es somit möglich, die Menge an Sauerstoff und Bor, die aus dem Quarztiegel herausgezogen bzw. hinausdiffundiert wird, so zu bestimmen, daß sich die Sauerstoffkonzentration des fertigen Kristalls und sein Widerstand bzw. spezifischer elektrischer Widerstand ρ o des Siliciums vom p-Typ genau festlegen lassen.As the single crystal grows, the viscosity of the melt or silicon melt is adjusted by the application of the magnetic field, which means that the convection is also adjusted. By controlling the magnetic field intensity and the rotational speed of the single crystal pulling mechanism or the crucible, it is thus possible to determine the amount of oxygen and boron which is drawn out or diffused out of the quartz crucible in such a way that the oxygen concentration of the finished crystal and its resistance or have the specific electrical resistance ρ o of the p-type silicon precisely determined.

Auf diese Weise wurde ein Siliciumkristall vom p-Typ mit einer Sauerstoffkonzentration vom 2 × 1717 bis 1,2 × 1018 und einem spezifischen elektrischen Widerstand von 680 bis 1180 Ohm-cm erhalten. Der Kristall wurde in Wafer unterteilt und dann mit Neutronen bestrahlt, und zwar mit Hilfe eines schweres Wasser enthaltenden Ofens und mit Hilfe eines leichtes Wasser enthaltenden Ofens. Im Ergebnis wurde somit das Substrat 4 vom p-Typ in ein Substrat vom n-Typ umgewandelt, mit einem spezifischen elektrischen Widerstand ρ s von 40 bis 50 Ohm-cm.In this way, a p-type silicon crystal having an oxygen concentration of 2 × 17 17 to 1.2 × 10 18 and an electrical resistivity of 680 to 1180 ohm-cm was obtained. The crystal was divided into wafers and then irradiated with neutrons using a furnace containing heavy water and a furnace containing light water. As a result, the p-type substrate 4 was thus converted into an n-type substrate with a specific electrical resistance ρ s of 40 to 50 ohm-cm.

Schließlich wurde eine Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung vom V-OFD-Typ durch Bildung der Photosensorbereiche 1 und der Schieberegister 2 und 3 auf dem Substrat 4 hergestellt, wie oben beschrieben. Finally, a V-OFD type solid-state image pickup device was fabricated by forming the photosensor areas 1 and the shift registers 2 and 3 on the substrate 4 as described above.

Beim oben diskutierten Ausführungsbeispiel wird der Einkristallkörper mit Hilfe des MCZ-Verfahrens erzeugt, also unter Anwendung eines magnetischen Feldes. Dies hat den Vorteil, daß die Sauerstoffkonzentration im fertigen Einkristall genau eingestellt werden kann. Allerdings ist es auch möglich, den Einkristall mit Hilfe anderer Verfahren zu ziehen.In the embodiment discussed above, the single crystal body generated with the help of the MCZ process, that is using a magnetic field. This has the Advantage that the oxygen concentration in the finished single crystal can be set precisely. However it is also possible the single crystal using other methods to draw.

Da gemäß der Erfindung ein Siliciumsubstrat vom p-Typ in ein Substrat vom n-Typ umgewandelt wird, und zwar durch Erzeugung von n-Typ-Phosphor (P-Verunreinigungen) im Siliciumsubstrat vom p-Typ durch Neutronenbestrahlung, läßt sich eine ungleichmäßige Dotierungskonzentration vermeiden, die man sonst bei Hinzufügen von n-Typ-Verunreinigungen vor dem Kristallwachstumsvorgang erhalten würde. Es läßt sich ferner die Intensität der Neutronenstrahlung erhöhen, um einen sicheren Betrieb zu gewährleisten, um gleichmäßigere Eigenschaften zu erhalten, die Erzeugung fester Rauschmuster oder weißer Punkte aufgrund von Kristallfehlern zu vermeiden, und um die Erzeugung von Versetzungen zu unterdrücken, so daß der Getter-Effekt aufgrund der Sauerstoffkonzentration durch Bestimmung des spezifischen Widerstands ρ s des Substrats eingestellt werden kann. Die Erfindung gestattet somit die Herstellung einer hochqualitativen Festkörper-Bildwandlereinrichtung mit sehr vielen praktischen Vorteilen.According to the invention, since a p-type silicon substrate is converted into an n-type substrate by producing n-type phosphorus (P impurities) in the p-type silicon substrate by neutron irradiation, an uneven doping concentration can be avoided that would otherwise be obtained by adding n-type impurities before the crystal growth process. The intensity of the neutron radiation can also be increased in order to ensure safe operation, to obtain more uniform properties, to avoid the generation of solid noise patterns or white spots due to crystal defects, and to suppress the generation of dislocations so that the getter Effect can be adjusted based on the oxygen concentration by determining the specific resistance ρ s of the substrate. The invention thus allows the production of a high-quality solid-state image converter device with a great many practical advantages.

Claims (25)

1. Verfahren zur Herstellung einer Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
- Ziehen eines Siliciumeinkristalls (40) vom p-Typ aus einer undotierten Siliciumschmelze (33), wobei der Siliciumeinkristall (40) einen hohen Widerstand (ρ o ) aufweist,
- Bildung eines Siliciumwafers aus dem Siliciumeinkristall (40) und Bestrahlung des Siliciumwafers mit Neutronen zur Erzeugung eines Siliciumsubstrats (4) vom n-Typ mit einem Widerstand (ρ s ), der kleiner als der Widerstand (ρ o ) des Siliciumeinkristalls (40) ist, und
- Ausbildung der Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung mit einer Mehrzahl von Photosensorbereichen (1) und Schieberegistern (2, 3) auf dem Siliciumsubstrat (4).
1. A process for producing a solid-state image recording device, characterized by the following process steps:
Pulling a p-type silicon single crystal ( 40 ) from an undoped silicon melt ( 33 ), the silicon single crystal ( 40 ) having a high resistance ( ρ o ),
- Forming a silicon wafer from the silicon single crystal ( 40 ) and irradiating the silicon wafer with neutrons to produce a n-type silicon substrate ( 4 ) with a resistance ( ρ s ) which is smaller than the resistance ( ρ o ) of the silicon single crystal ( 40 ) , and
- Formation of the solid-state image recording device with a plurality of photosensor areas ( 1 ) and shift registers ( 2, 3 ) on the silicon substrate ( 4 ).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die undotierte Siliciumschmelze (33) in einem Quarztiegel (32) befindet, welcher durch eine Heizeinrichtung (34) aufgeheizt wird, und daß der Siliciumeinkristall (40) aus der undotierten Siliciumschmelze (33) herausgezogen wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the undoped silicon melt ( 33 ) is in a quartz crucible ( 32 ) which is heated by a heating device ( 34 ), and that the silicon single crystal ( 40 ) from the undoped silicon melt ( 33 ) is pulled out. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Tiegel (32) Bor enthält, welches in die undotierte Siliciumschmelze (33) während des Siliciumeinkristall-Wachstumsvorgangs zur Bildung des Siliciumeinkristalls (40) vom p-Typ hineinschmilzt.3. The method according to claim 2, characterized in that the crucible ( 32 ) contains boron, which melts into the undoped silicon melt ( 33 ) during the silicon single crystal growth process to form the p-type silicon single crystal ( 40 ). 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt zum Ziehen des Siliciumeinkristalls (40) vom p-Typ einen Schritt zur Steuerung der Schmelzrate des Bors in die Siliciumschmelze (33) und der Sauerstoffkonzentration innerhalb der Siliciumschmelze (33) umfaßt.4. The method according to claim 3, characterized in that the step of pulling the p-type silicon single crystal ( 40 ) comprises a step of controlling the melting rate of the boron in the silicon melt ( 33 ) and the oxygen concentration within the silicon melt ( 33 ). 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt zur Steuerung der Schmelzrate des Bors und der Sauerstoffkonzentration durch Einstellung der Intensität eines den Tiegel (32) umgebenden Magnetfelds ausgeführt wird.5. The method according to claim 4, characterized in that the step for controlling the melting rate of boron and the oxygen concentration is carried out by adjusting the intensity of a magnetic field surrounding the crucible ( 32 ). 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzrate des Bors und die Sauerstoffkonzentration in der Siliciumschmelze (33) ferner durch Steuerung der Drehgeschwindigkeit des Tiegels (32) einstellbar sind. 6. The method according to claim 5, characterized in that the melting rate of boron and the oxygen concentration in the silicon melt ( 33 ) are also adjustable by controlling the speed of rotation of the crucible ( 32 ). 7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Siliciumwafer vom p-Typ mit einem Widerstand hergestellt wird, der größer als 100 Ohm-cm ist.7. The method according to claim 1, characterized in that the p-type silicon wafer is made with a resistance greater than Is 100 ohm-cm. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandswert des Siliciumsubstrats (4) im Bereich von 10 Ohm-cm bis 100 Ohm-cm liegt.8. The method according to claim 7, characterized in that the resistance value of the silicon substrate ( 4 ) is in the range of 10 ohm-cm to 100 ohm-cm. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandswert des Siliciumeinkristalls (40) vom p-Typ vorzugsweise im Bereich von 680 Ohm-cm bis 1180 Ohm-cm liegt, und daß der Widerstandswert des Siliciumsubstrats (4) im Bereich von 40 Ohm-cm bis 50 Ohm-cm liegt.9. The method according to claim 8, characterized in that the resistance value of the silicon single crystal ( 40 ) of the p-type is preferably in the range from 680 ohm-cm to 1180 ohm-cm, and in that the resistance value of the silicon substrate ( 4 ) in the range of 40 Ohm-cm to 50 ohm-cm. 10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine gleichmäßige Verteilung von Phosphor innerhalb des Siliciumsubstrats (4) durch Neutronenbestrahlung erzeugt wird.10. The method according to claim 1, characterized in that a uniform distribution of phosphorus within the silicon substrate ( 4 ) is generated by neutron radiation. 11. Verfahren zur Herstellung eines Siliciumsubstrats, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
- Einbringen einer undotierten Siliciumschmelze (33) in einen drehbaren Tiegel (32) aus Quarz,
- Erzeugung eines den Tiegel (32) umgebenden Magnetfeldes,
- Einstellung der Drehgeschwindigkeit des Tiegels (32) auf einen vorbestimmten Wert,
- Ziehen eines Siliciumeinkristalls (40) vom p-Typ aus der Siliciumschmelze (33),
- Bildung eines Siliciumwafers aus dem Siliciumeinkristall (40), und
- Bestrahlung des Siliciumwafers mit Neutronen zur Erzeugung eines Siliciumsubstrats (4) vom n-Typ.
11. A process for producing a silicon substrate, characterized by the following process steps:
Introducing an undoped silicon melt ( 33 ) into a rotatable quartz crucible ( 32 ),
Generating a magnetic field surrounding the crucible ( 32 ),
- Setting the speed of rotation of the crucible ( 32 ) to a predetermined value,
Pulling a p-type silicon single crystal ( 40 ) out of the silicon melt ( 33 ),
- Formation of a silicon wafer from the silicon single crystal ( 40 ), and
- Irradiation of the silicon wafer with neutrons to produce a silicon substrate ( 4 ) of the n-type.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehgeschwindigkeit des Tiegels (32) so eingestellt wird, daß der Widerstandswert des Siliciumeinkristalls (40) größer als 100 Ohm-cm ist.12. The method according to claim 11, characterized in that the rotational speed of the crucible ( 32 ) is set so that the resistance value of the silicon single crystal ( 40 ) is greater than 100 ohm-cm. 13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehgeschwindigkeit des Tiegels (32) so eingestellt wird, daß die Sauerstoffkonzentration im Bereich von 2 × 1017 bis 2 × 1018 Atome/cm3 liegt.13. The method according to claim 12, characterized in that the rotational speed of the crucible ( 32 ) is set so that the oxygen concentration is in the range from 2 × 10 17 to 2 × 10 18 atoms / cm 3 . 14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Siliciumsubstrat (4) vom n-Typ, das durch Bestrahlung des Siliciumwafers mit Neutronen erhalten worden ist, einen Widerstandswert von 10 Ohm-cm bis 100 Ohm-cm aufweist.14. The method according to claim 13, characterized in that the silicon substrate ( 4 ) of the n-type, which has been obtained by irradiating the silicon wafer with neutrons, has a resistance value of 10 ohm-cm to 100 ohm-cm. 15. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß im Schritt zum Ziehen des Siliciumeinkristalls (40) Bor innerhalb des Quarztiegels (32) in die Siliciumschmelze (33) hineinschmilzt und als Verunreinigung vom p-Typ dient.15. The method according to claim 11, characterized in that in the step of pulling the silicon single crystal ( 40 ) boron within the quartz crucible ( 32 ) melts into the silicon melt ( 33 ) and serves as a p-type impurity. 16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehgeschwindigkeit des Tiegels (32) zur Bestimmung der Menge des in die Siliciumschmelze (33) hineinschmelzenden Bors eingestellt wird.16. The method according to claim 15, characterized in that the rotational speed of the crucible ( 32 ) is set to determine the amount of boron melting into the silicon melt ( 33 ). 17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehgeschwindigkeit des Tiegels (32) zur Bestimmung der Menge des in die Siliciumschmelze (33) hineinschmelzenden Bors so eingestellt wird, daß der Siliciumeinkristall (40) einen Widerstandswert von wenigstens 100 Ohm-cm aufweist.17. The method according to claim 16, characterized in that the speed of rotation of the crucible ( 32 ) for determining the amount of boron melting into the silicon melt ( 33 ) is set so that the silicon single crystal ( 40 ) has a resistance value of at least 100 ohm-cm . 18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandswert des Siliciumeinkristalls (40) vorzugsweise im Bereich von 680 Ohm-cm bis 1180 Ohm-cm liegt.18. The method according to claim 17, characterized in that the resistance value of the silicon single crystal ( 40 ) is preferably in the range from 680 ohm-cm to 1180 ohm-cm. 19. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das durch Bestrahlung des Siliciumwafers mit Neutronen erhaltene Siliciumsubstrat (4) einen Widerstandswert im Bereich von 10 Ohm-cm bis 100 Ohm-cm aufweist.19. The method according to claim 17, characterized in that the silicon substrate ( 4 ) obtained by irradiating the silicon wafer with neutrons has a resistance value in the range from 10 ohm-cm to 100 ohm-cm. 20. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das durch Bestrahlung des Siliciumwafers mit Neutronen erhaltene Siliciumsubstrat (4) einen Widerstandswert im Bereich von 40 Ohm-cm bis 50 Ohm-cm aufweist.20. The method according to claim 18, characterized in that the silicon substrate ( 4 ) obtained by irradiating the silicon wafer with neutrons has a resistance value in the range from 40 ohm-cm to 50 ohm-cm. 21. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß im Neutronenbestrahlungsschritt Phosphor im Siliciumwafer zur Herstellung des Siliciumsubstrats (4) vom n-Typ gebildet wird.21. The method according to claim 11, characterized in that in the neutron irradiation step, phosphorus is formed in the silicon wafer for the production of the silicon substrate ( 4 ) of the n-type. 22. Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung, gekennzeichnet durch
- ein Siliciumsubstrat (4) vom n-Typ, gebildet durch Bestrahlung eines Siliciumeinkristalls mit Neutronen,
- eine Mehrzahl von Photosensorelementen (1) auf dem Substrat,
- eine Ladungsübertragungseinrichtung (2 a, 8) zur Übertragung elektrischer Ladungen, die in jedem der Photosensorelemente (1) erzeugt worden sind, und
- eine Ableit- bzw. Abflußeinrichtung zum Ableiten überschüssiger Ladungsträger, die infolge zu starker Bestrahlung der Photosensorelemente (1) erzeugt worden sind.
22. Solid-state image recording device, characterized by
a n-type silicon substrate ( 4 ) formed by irradiating a silicon single crystal with neutrons,
- a plurality of photosensor elements ( 1 ) on the substrate,
- A charge transfer device ( 2 a , 8 ) for transferring electrical charges that have been generated in each of the photosensor elements ( 1 ), and
- A discharge or discharge device for discharging excess charge carriers, which have been generated as a result of excessive radiation of the photosensor elements ( 1 ).
23. Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Siliciumsubstrat (4) vom n-Typ einen Widerstandswert im Bereich von 10 Ohm-cm bis 100 Ohm-cm aufweist.23. Solid-state image recording device according to claim 22, characterized in that the silicon substrate ( 4 ) of the n-type has a resistance value in the range from 10 ohm-cm to 100 ohm-cm. 24. Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Siliciumsubstrat (4) vom n-Typ eine Sauerstoffkonzentration von 2 × 1017 bis 2 × 1018 Atome/cm3 aufweist.24. Solid-state image recording device according to claim 23, characterized in that the silicon substrate ( 4 ) of the n-type has an oxygen concentration of 2 × 10 17 to 2 × 10 18 atoms / cm 3 . 25. Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Siliciumsubstrat (4) vom n-Typ aus einem Siliciumeinkristall (40) vom p-Typ durch Bestrahlung mit Neutronen zur Bildung von n-Typ-Verunreinigungen erzeugt worden ist.25. Solid-state image recording device according to claim 24, characterized in that the silicon substrate ( 4 ) of the n-type from a silicon single crystal ( 40 ) of the p-type has been generated by irradiation with neutrons to form n-type impurities.
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